Các phương pháp gia công điện hóa

Phương pháp gia công điện hóa là phương pháp gia công đặc trưng để gia công nhữngbề mặt có hình dáng nhất định bằng phương pháp ăn mòn điệnhóa. Dùng trong khoan lỗ điện hóa hay còn gọi là gia côngđiện hóa, mài điện hóa, làm sạch bavia bằng điện hóa (hayđánh bóng điện hóa). Bản chất của phương pháp gia công nàylà không có sự tác động cơ khí của dụng cụ tới bề mặt giacông.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các phương pháp gia công điện hóaCÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN HÓAI. Khái niệm : Đây là phương pháp gia công đặc trưng để gia công nhữngbề mặt có hình dáng nhất định bằng phương pháp ăn mòn điệnhóa. Dùng trong khoan lỗ điện hóa hay còn gọi là gia côngđiện hóa, mài điện hóa, làm sạch bavia bằng điện hóa (hayđánh bóng điện hóa). Bản chất của phương pháp gia công nàylà không có sự tác động cơ khí của dụng cụ tới bề mặt giacông.II. Nguyên lý gia công : - Phương pháp gia công điện hoá dựa trên cơ sở định luậtđiện phân của Faraday. Trong quá trình gia công, chi tiết đượcnối với cực dương còn dụng cụ được nối với cực âm củanguồn.Hai điện cực điều được đặt vào trong bể đựng dung dịch điệnphân. Khi đóng mạch điện và các điều kiện điện phân hợp lý,dòng điện đi qua bể có tác dụng làm hoà tan kim loại ở anodvới 1 lượng được xác định theo định luật Faraday. Lượng chấtkết tủa hoặc hoà tan do điện phân tỷ lệ với lượng điện chạyqua. - Lượng các hoạt chất kết tủa hoặc hoà tan bằng lượng điệntương đương, tỷ lệ với thành phần hoá trị của chúng (với hợpkim có nhiều thành phần nguyên tố khác nhau). - Nếu đồng thời với sự hòa tan anod, mà lấy đi lớp bề mặtcó kết cấu không còn chặt chẽ, thì đó là quá trình mài điệnhóa. Ở phương pháp đánh bóng điện hóa thì chúng ta chỉ tậndụng tác dụng điện hóa. Chúng ta không muốn làm thay đổihình dạng bề mặt, mà chúng ta chỉ gia công làm mất đi nhữngghồ ghề li ti trên bề mặt đó mà thôi. Ở phương pháp gia côngđiện hóa, tính chất vật lý của nguyên liệu làm anod (vật giacông) không ảnh hưởng đến năng xuất lấy phôi, vì vậyphươngpháp này thường dùng để gia công những vật liệu khó cắt gọt.* Theo định luật Faraday phương pháp gia công điện hoáđược thực hiện như sau : Nếu dùng catod làm khuôn có hình dáng gần giống với lỗmà ta muốn gia công thì ở bề mặt gần nhất với catod sự hoàtan anod diễn ra mạnh nhất. Lý do là điện trở suất của dd điệnphân lớn hơn của kim loại. Như vậy dòng điện tập trung vàođiện cực nhỏ nhất tức là ở dây có dòng điện lớn nhất, bằngcách đó cực catod dần dần ăn vào anod. Hình 4.1 : Sơ đồ nguyên lý gia công điện hóaIII. Cơ sở lý thuyết :1) Định luật 1 Faraday : m = KIt/F - Trong đó : m - Lượng kim loại hoà tan (g); I - Cường độdòng điện (ampe); t - thời gian (giờ); F - hằng số Faraday, vàlà điện lượng cần thiết để hoà tan 1 đương lượng gam củakimloại F = 96496 colomb ; K - đương lượng điện hoá tức khốilượng của chất (tính bằng mg) được giải phóng khi có 1 điệnlượng colomb đi qua dd điện phân.2) Định luật 2 Faraday : - Các đương lượng điện hoá tỉ lệ với đương lượng gamcủacác chất được giải phóng trong quá trình điện phân. Đươnglượng gam bằng tỉ số giữa trọng lượng nguyên tử A và hoá trịn. Vậy : K =(1/F). (A/n) với đơn vị ; [K] = g/A.s ;g/A.ph ;mm3/A.s ; mm/A.s - Công thức của định luật hợp nhất : m = (1/F). (A/n) . It = K.I.t - Trong thực tế khi gia công kim loại không tinh khiếthoặc các hợp kim của chúng gồm nhiều hợp chất khác nhau(vídụ thép hợp kim) thì đương lượng điện hoá của chúng đượcxácđịnh 1 cách tương đối theo các thành phần hợp kim như sau : Trong đó : P1 , P2 , . . ., Pn là thành phần hợp kim trongkim loại, tính theo phần trăm trọng lượng ; K1 , K2 , . . ., Kn làđương lượng điện hoá của mỗi thành phần hợp kim trong kimloại.IV. Máy và dụng cụ gia công :1) Điện cực dụng cụ – catod : - Vật liệu chế tạo điện cực phải được chế tạo bằng cáckim loại có tính dẫn điện cao, độ bền chống rỉ tốt, điển hìnhnhư thép không rỉ, thép chịu nhiệt, hợp kim titan, grafit, . . . - Để tạo biến dạng của dụng cụ có thể sử dụng cácphương pháp sau : gia công cắt gọt đúc chính xác, mạ chấtdẻo, phun kim loại.2) Dung dịch điện phân : - Vai trò quan trọng của dung dịch điện phân là tạo sự dichuyển của các tia lửa điện bằng các ion giữa các anod vàcatod. Ngoài ra các ion của dd điện phân còn tham gia tích cựcvào các phản ứng điện cực. Dung dịch điện phân được sửdụngđể hoà tan liên tục kim loại của chi tiết (anod) do đó thànhphần của nó phải được chọn đúng để tránh khả năng tạo cácchất không hoà tan gây ra sự trơ hoá bề mặt của chi tiết. Vìvậy sự tồn tại của các ion hoặc các nhóm ion trong dd điệnphân phụ thuộc vào các tính chất của nó. Bảng 4.1 Các thông số của một số vật liệu dùng làm điện cực- Phản ứng điện cực xảy ra ở catod vì vậy cần phải nghiêncứu sự phóng các ion đã nạp điện, chúng không đựoc kiềm chếquá trình hoà tan các anod. Trên catod không nên có sự kết tủacác ion kim loại có trên dung dịch điện phân vì như vậy sẽ làmthay đổi hình dáng của catod và gây ra sai số hình dáng chitiết. - Do đó các cation của dung dịch điện phân không được làkim loại vì chúng sẽ tạo sự kết tủa trên dụng cụ (làm bằngvậtliệu là thép hoặc đồng . . .) thông thường các cation là hidro,kiềm như natri, kali, . . .V. Các thông số công ...